KR100459182B1 - 싸이클론 집진 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 싸이클론 집진 장치에 관한 것으로서, 상기 싸이클론 집진 장치를 유로의 단축 및 각 부위의 관계를 최적화함에 따른 압력 손실을 최소화함으로써 집진 성능을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해 본 발명은 외부 공기가 흡입되는 흡입 유로관 및 오염물이 배출되는 오염물 배출관이 각각 연결된 싸이클론 몸체와; 상기 싸이클론 몸체 내에 구비되며, 상기 흡입 유로관을 통해 흡입된 공기로부터 오염물을 분리하는 오염물 분리부; 그리고, 상기 오염물 분리부와 직결(直結)된 상태로써 공기 흡입력을 전달하는 흡입력 발생 수단:을 포함하여 구성된 싸이클론 집진 장치를 제공한다.

Description

싸이클론 집진 장치{cyclone type dust collector}

본 발명은 싸이클론 원리를 이용하여 오염물을 집진할 수 있는 싸이클론 집진 장치에 관한 것이다.

일반적으로 싸이클론 집진 장치는 싸이클론 원리를 이용하여 공기와 함께 회전하는 오염물 중 공기는 외부로 배출하고 오염물만을 공기로터 분리하여 수집하도록 한 것이다.

도 1은 상기한 싸이클론 집진 장치에 대한 일 예를 나타낸 개략적인 종단면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이다.

이를 통해 알 수 있듯이, 종래 싸이클론 집진 장치는 원추 형상으로 형성된 싸이클론 몸체(10)와, 외부 공기가 흡입되는 흡입 유로관(20)과, 상기 싸이클론 몸체 내로 유입된 공기가 배출되는 배출 유로관(30) 그리고, 상기 싸이클론 몸체 내에서 공기로부터 분리된 오염물의 집진이 이루어지는 집진통(40)으로 크게 구성된다.

이 때, 상기 흡입 유로관(20)은 상기 싸이클론 몸체(10)의 둘레면 상단에 연결된다.

그리고, 상기 배출 유로관(30)은 상기 싸이클론 몸체(10)의 상면을 관통하여 상기 싸이클론 몸체(10)의 내부 상단에까지 이르도록 관통된 상태로 연결되어 구성된다.

또한, 상기 배출 유로관(30)의 타단은 공기 흡입력을 전달하는 흡입력 발생 수단(50)과 연결된다.

이 때, 상기 흡입력 발생 수단(50)은 모터(51)의 구동에 따른 팬(52)의 회전으로 흡입력을 발생하는 수단으로서, 이에 관한 구체적인 도시 및 상세한 설명은생략한다.

그리고, 집진통(40)은 싸이클론 몸체(10)의 저면에 형성된 오염물 배출공(11)과 연통되도록 구비된다.

전술한 구성으로 이루어진 종래 싸이클론 집진 장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

우선, 흡입력 발생 수단(50)의 구동이 이루어지면, 싸이클론 몸체(10) 내로 흡입 유로관(20)을 통해 오염물이 포함된 외부 공기의 흡입이 이루어진다.

이 때, 상기 오염물이 포함된 공기는 상기 싸이클론 몸체(10)의 흡입 유로관(20)을 통해 싸이클론 몸체(10)에 대하여 접선 방향으로 흡입된 후, 상기 싸이클론 몸체(10)의 내벽면을 따라 선회하면서 하강한다.

이 과정에서, 공기와 오염물은 그 중량 차이에 의해 각기 다른 원심력을 받으면서 상호간의 분리가 이루어진다.

즉, 상대적으로 중량이 큰 오염물은 원심력을 적용받으면서 상기 싸이클론 몸체(10)의 내벽면을 타고 하측으로 흘러내려 오염물 배출공(11)을 통해 집진통(40)으로 배출되고, 상대적으로 중량이 작은 공기는 배출 유로관(30)을 통해 전달되는 흡입력에 의해 싸이클론 몸체(10) 외부로 배출된다.

이 경우, 거의 중량을 갖고 있지 않은 상기 공기는 배출 유로관(30)을 통해 발생되는 흡입력에 의해 싸이클론 몸체(10)의 저면에 부딪혀 상기 싸이클론 몸체(10)의 중앙을 따라 상승기류를 형성하면서 상승하여 상기 배출유로관(30)을 통해 싸이클론 몸체(10) 외부로 배출되는 것이다.

하지만, 전술한 구조 및 동작을 수행하는 종래의 싸이클론 집진 장치는 하기와 같은 문제점을 가진다.

첫째, 오염물이 싸이클론 몸체의 내벽면을 따라 선회하면서 하강하는 도중 상기 싸이클론 몸체의 내벽면에 접촉됨에 따른 소음 발생의 문제점이 있다.

특히, 상기 오염물의 선회가 시작되는 부위와 오염물 배출공이 형성된 부위간의 길이가 길게 이루어져 있음으로써 상기한 소음이 심화된 문제점이 있다.

둘째, 비교적 작은 중량을 가지는 오염물의 경우 싸이클론 몸체의 내벽면을 선회하지 않고, 공기와 함께 배출 유로관을 통해 배출되었던 문제점이 있다.

상기의 경우 배출 유로관을 통해 배출되는 오염물은 흡입력 발생 수단으로 유입되어 상기 흡입력 발생수단의 손상을 유발하게 된 문제점이 있다.

셋째, 전반적인 공기의 유동 경로가 길게 이루어짐으로써 압력 손실이 발생되어 소음의 증가가 발생되었을 뿐만 아니라, 흡입력 발생 수단을 구성하는 모터의 부하 증가에 따른 손상이 유발된 문제점이 있다.

즉, 종래의 싸이클론 집진 장치에 형성된 배출 유로관으로 인해 흡입력 발생 수단과 싸이클론 몸체간 유동 경로가 길게 이루어져 압력 손실이 발생되었던 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 싸이클론 집진 장치의 구조를 개선하여 소음 및 압력 손실을 최대한 저감시킬 수 있도록 함과 더불어 오염물의 비산을 방지할 수 있도록 한 싸이클론 집진 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 싸이클론 집진 장치의 일 예를 나타낸 개략적인 종단면도

도 2 는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도

도 3 은 본 발명 싸이클론 집진 장치를 나타낸 개략적인 분해 사시도

도 4 는 본 발명 싸이클론 집진 장치의 횡단면도

도 5 는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도

도 6 은 싸이클론 몸체와 오염물 배출관과의 관계를 개략적으로 나타낸 개념도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110. 싸이클론 몸체 120. 흡입 유로관

130. 오염물 분리부 140. 집진통

150. 흡입력 발생 수단 160. 오염물 배출관

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 외부 공기가 흡입되는 흡입 유로관 및 오염물이 배출되는 오염물 배출관이 각각 연결된 싸이클론 몸체와; 상기 싸이클론 몸체 내에 구비되며, 상기 흡입 유로관을 통해 흡입된 공기로부터 오염물을 분리하는 오염물 분리부; 그리고, 상기 오염물 분리부와 직결(直結)된 상태로써 공기 흡입력을 전달하는 흡입력 발생 수단:을 포함하여 구성된 싸이클론 집진 장치가 제공된다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도 3 내지 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

우선, 도 3 내지 도 6에서는 본 발명 싸이클론 집진 장치를 개략적으로 나타내고 있다.

즉, 본 발명에 따른 싸이클론 집진 장치는 싸이클론 몸체(110)와, 오염물 분리부(130)와, 집진통(140) 그리고, 흡입력 발생 수단(150)을 포함하여 구성됨이 제시된다.

상기 싸이클론 집진 장치를 구성하는 싸이클론 몸체(110)는 폭(직경)에 비해 높이가 같거나 또는, 낮은 원통형으로 형성되며, 외부 공기가 흡입되는 흡입 유로관(120) 및 오염물이 배출되는 오염물 배출관(160)이 각각 연결되어 구성된다.

특히, 상기 흡입 유로관(120) 및 오염물 배출관(160)은 상기 싸이클론 몸체(110)의 둘레면 상에 상기 둘레면의 접선 방향을 따라 연결되며, 상기 흡입 유로관(120) 및 오염물 배출관(160)은 상기 싸이클론 몸체(110)의 중심을 기준으로 상호 대응되는 위치에 각각 연결됨을 제시하나 이로 한정하지는 않는다.

이 때, 상기 오염물 배출관(160)에는 오염물의 집진을 위한 집진통(140)이 착탈 가능하게 연결되어 구비되며, 상기 오염물 배출관(160)의 오염물이 유입되는 측은 배출되는 오염물의 유동을 안내하기 위해 소정의 곡률을 가지도록 형성된다.

즉, 도시한 도 6과 같이 상기 오염물 배출관(160)의 곡률 반경(R)은 싸이클론 몸체(110)의 직경(D1)에 비해 대략 22/100∼23/100 정도의 크기로 형성되고, 상기 오염물 배출관(160)의 곡률 형성이 시작되는 부위로부터 곡률 형성이 끝나는 부위까지의 높이(H)는 상기 오염물 배출관(160)의 곡률 반경(R)에 비해 대략 1/2정도의 높이로 형성된다.

이와 함께, 싸이클론 몸체(110)의 둘레면에 형성되는 오염물 배출공(111) 즉, 상기 오염물 배출관(160)이 연결되는 개구 부위의 개구 폭(W)은 상기 싸이클론 몸체(110)의 직경에 비해 대략 2/10∼5/10 정도의 폭을 가지도록 형성된다.

하지만, 상기한 오염물의 원활한 배출을 위한 구성은 반드시 상기 오염물 배출관(160)의 형상을 변경함으로써 이루어지지만은 않으며, 상기 오염물 배출관(160) 내부에 전술한 곡률 반경을 가지는 곡률 가이드(도시는 생략함)를 별도 설치하여 구성할 수도 있다.

그리고, 싸이클론 집진 장치를 구성하는 오염물 분리부(130)는 소정 내경을 가지는 중공 상태의 원통형 필터체로 형성되며, 그 축방향은 싸이클론 몸체(110)의 축방향과 동일 방향을 이룸과 더불어 상기 중공 상태인 내부는 흡입력 발생수단(150)과 연통되도록 위치된다.

즉, 오염물 분리부(130)의 내측 부위를 이루는 공간이 공기의 배출이 이루어지는 배출 유로관의 역할을 수행하도록 구성한 것이다.

특히, 상기한 오염물 분리부(130)의 높이는 싸이클론 몸체(110)의 높이와 동일하게 형성한다.

또한, 상기 오염물 분리부(130)의 직경(D2)은 최대한 크면 클수록 흡입력의 전달 면적이 커짐에 따라 압력 손실이 저감될 수 있으나, 공기와 오염물 간의 원활한 분리를 위해서는 싸이클론 몸체(110)의 직경(D1)이 상기 오염물 분리부(130)의 직경(D2)에 비해 대략 1.6∼1.75배 정도 크도록 형성함이 바람직하다.

이와 함께, 상기 오염물 분리부(130)의 내측 부위를 이루는 공간의 직경(D3)은 상기 오염물 분리부(130)의 외경과 유사할 수록 압력 손실을 저감할 수 있으나, 상기 오염물 분리부(130)의 외경(D2)에 비해 대략 6/10∼8/10 정도의 크기로 형성함이 바람직하다.

그리고, 싸이클론 집진 장치를 구성하는 집진통(140)은 원통이나, 직육면체 혹은, 다면체의 통으로 형성된다.

그리고, 싸이클론 집진 장치를 구성하는 흡입력 발생 수단(150)은 오염물 분리부(130)에 직결되도록 설치된 하우징(151)과, 상기 하우징 내에 장착된 송풍팬(152) 및 상기 송풍팬을 구동시키는 구동 모터(153)를 포함하여 구성된다.

상기에서 하우징(151)과 오염물 분리부(130)간은 상호간의 연통된 부위를 제외하고는 밀폐가 이루어지도록 결합된다.

이하, 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 싸이클론 집진 장치에 대한 동작 설명을 그 동작 순서에 따라 설명하면 하기와 같다.

우선, 흡입력 발생 수단(150)의 구동이 이루어지면, 싸이클론 몸체(110) 내로 흡입 유로관(120)을 통해 오염물이 포함된 외부 공기의 흡입이 이루어진다.

이 과정에서, 상기 오염물이 포함된 공기는 상기 싸이클론 몸체(110)의 흡입 유로관(120)을 통해 싸이클론 몸체(110)에 대하여 접선 방향으로 흡입된다.

계속해서, 상기 공기와 오염물은 그 중량 차이에 의해 각기 다른 원심력을 받으면서 상호간의 분리가 이루어진다.

즉, 상대적으로 중량이 큰 오염물은 원심력을 적용받아 상기 싸이클론 몸체(110)의 내벽면을 타고 선회하면서 오염물 배출관(160)을 통해 집진통(140)으로 배출되고, 상대적으로 중량이 작은 공기는 오염물 분리부(130)를 통과하여 흡입력 발생 수단(150)이 위치된 공간으로 배출된다.

이 때, 상기 오염물 분리부(130)는 중공의 원통형 필터체로 이루어져 있음에 따라 오염물은 공기로부터 재차적으로 걸려져 싸이클론 몸체(110) 내에 잔존하게 된다.

이에 깨끗한 공기만이 흡입력 발생 수단(150)으로 배출되어 오염물에 의한 상기 흡입력 발생 수단(150)의 손상이 방지된다.

특히, 흡입력 발생 수단(150)은 상기 오염물 분리부(130)와 직결되어 있기 때문에 상호간 사이의 유동 경로가 존재하지 않는다. 이에 따라, 유동 경로로 인한 압력 손실 발생 및 소음 발생이 최대한 방지된다.

그리고, 상기의 과정에서 싸이클론 몸체(110)의 내벽면을 타고 선회하는 오염물 중 미처 오염물 배출관(160)을 통해 배출되지 못한 오염물 및 오염물 분리부(130)에 의해 공기로부터 강제 분리된 오염물은 상기 싸이클론 몸체(110)의 내벽면을 따라 재차적으로 선회하면서 오염물 배출관(160)을 통해 집진통(140)으로 배출된다.

이 때, 상기 오염물 배출관(160)과 연결되는 싸이클론 몸체(110)의 오염물 배출공(111)은 그 개구 폭(W)이 싸이클론 몸체(110)의 직경(D1)에 비해 대략 2/10∼5/10 정도의 폭을 가지도록 형성됨에 따라 공기로부터 오염물의 분리가 원활히 이루어지고, 상기 공기로부터 분리된 오염물의 원활한 배출이 가능하다.

예컨대, 싸이클론 몸체(110)의 직경(D1)이 154∼160㎜ 정도일 경우 상기 오염물 배출공(111)의 개구 폭(W)은 20㎜∼50㎜ 정도가 되도록 형성하는데, 바람직하기로는 42㎜로 형성하였을 경우 공기와 오염물의 분리 성능이 85%를 얻을 수 있게 되어 상기 공기로부터의 오염물 분리가 더욱 원활히 이루어지게 된다.

이의 실험 데이터는 표 1과 같다.

오염물 배출공의 개구 폭(㎜)	분리 성능(%)
20	78
30	82
40	84
50	80

또한, 오염물 배출관(160)은 소정의 곡률을 가지면서 형성되어 있기 때문에 오염물이 오염물 배출관(160)을 통해 배출되는 도중 난류의 발생이 방지된 상태로써 상기 곡률 형성된 부위를 따라 원활히 배출된다.

이 때, 상기 오염물 배출관(160)의 곡률 반경(R)은 싸이클론 몸체(110)의 직경(D1)에 비해 대략 0.22∼0.23 정도의 크기를 가지도록 형성됨에 따라 공기로부터의 오염물 분리가 보다 원활히 분리될 수 있게 된다.

예컨대, 싸이클론 직경이 154∼160㎜ 정도일 경우 상기 오염물 배출관(160)의 곡률 반경은 33∼38㎜ 정도가 되도록 형성하는데, 바람직하기로는 34㎜ 정도로 형성하였을 경우 공기와 오염물의 분리 성능이 85%를 얻을 수 있게 되어 더욱 효율적이다.

만일, 상기한 곡률이 없다면 공기로부터의 오염물 분리 성능은 대략 62%로써 크게 효율적이지 못하다.

뿐만 아니라, 상기의 경우 오염물 배출관(160)의 곡률 형성이 시작되는 부위로부터 곡률 형성이 끝나는 부위까지의 높이(H)는 상기 오염물 배출관(160)의 곡률 반경(R)에 비해 1/2 정도의 높이를 가지도록 형성함이 바람직하다.

예컨대, 상기 오염물 배출관(160)의 곡률 반경(R)이 36㎜일 경우 상기 부위의 곡률 형성이 시작되는 부위로부터 곡률 형성이 끝나는 부위까지의 높이(H)는 18㎜를 이루도록 형성하는 것이다.

그리고, 전술한 바와 같은 일련의 과정이 계속적으로 이루어짐에 따른 오염물 집진이 완료되면 집진통(140)에 집진된 오염물의 배출을 수행한다.

이는, 상기 집진통(140)이 오염물 배출관(160)에 착탈 가능하도록 결합되어 있기 때문에 원활한 작업이 가능하다.

특히, 상기한 과정에서 미처 오염물 배출관(160)을 통해 집진통(140)으로 배출되지 못하고 싸이클론 몸체(110) 내부에 잔존하는 각종 오염물은 그 원활한 배출이 이루어져야만 한다.

이에 따라 본 발명에서는 오염물 분리부(130)와 흡입력 발생 수단(150)이 서로 착탈 가능하게 구성하여 싸이클론 몸체(110) 내부에 잔존하는 오염물을 쉽게 배출할 수 있도록 함을 추가로 제시한다.

물론, 상기 싸이클론 몸체(110)의 상면이 개폐 가능하게 구성하여 오염물의 원활한 배출 및 오염물 분리부(130)의 청소가 가능하도록 할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구조에 따른 싸이클론 집진 장치에 의하면 하기하는 각 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 싸이클론 몸체의 높이를 낮게 형성함으로써 오염물과 상기 싸이클론 몸체간의 접촉 시간을 최대한 줄이게 되어 마찰에 따른 소음을 저감하게 된 효과가 있다.

둘째, 필터체를 이용하여 오염물 분리부를 구성함으로써 먼지 등과 같은 비교적 작은 중량을 가지는 오염물이 흡입력 발생 수단으로 배출되는 문제점을 방지하게 된 효과가 있다.

셋째, 공기의 유동 경로를 최대한 짧게 형성함으로써 압력 손실을 최대한 저감시킬 수 있게 되어 소음의 저감 및 흡입력 발생 수단을 구성하는 모터의 부하 감소를 이룰 수 있게 된 효과가 있다.

Claims (17)

1. 외부 공기가 흡입되는 흡입 유로관 및 오염물이 배출되는 오염물 배출관이 각각 연결된 싸이클론 몸체와;

   상기 싸이클론 몸체 내에 구비되며, 상기 흡입 유로관을 통해 흡입된 공기로부터 오염물을 분리하는 오염물 분리부; 그리고,

   상기 오염물 분리부와 직결(直結)된 상태로써 공기 흡입력을 전달하는 흡입력 발생 수단:을 포함하여 구성된 싸이클론 집진 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   오염물 분리부는

   중공 상태의 원통형 필터체로 형성되고, 그 축방향은 싸이클론 몸체의 축방향과 동일 방향을 이룸과 더불어 상기 중공 상태인 내부는 흡입력 발생수단과 연통되도록 위치됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   오염물 분리부의 높이는 싸이클론 몸체의 높이와 동일하게 형성됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   싸이클론 몸체의 직경과 오염물 분리부의 직경은

   상기 싸이클론 몸체의 직경이 오염물 분리부의 직경에 비해 대략 1.6∼1.75 정도 크게 형성됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   흡입력 발생 수단은

   오염물 분리부에 직결되도록 설치된 하우징과,

   상기 하우징 내에 장착된 송풍팬 및 상기 송풍팬을 구동시키는 구동 모터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   흡입 유로관은

   싸이클론 몸체의 둘레면 상에 상기 둘레면의 접선 방향을 따라 연결됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   오염물 배출관은

   싸이클론 몸체의 둘레면 상에 연결됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   흡입 유로관과 오염물 배출관은

   싸이클론 몸체의 중심을 기준으로 할 때 서로 대응되는 위치에 각각 연결됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   오염물 배출관에는

   오염물의 집진을 위한 집진통이 연결되어 구비됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    집진통은 오염물 배출관에 착탈 가능하게 결합됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    오염물 배출관은 배출되는 오염물의 유동을 안내하기 위해 곡률을 가지도록 형성됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    오염물 배출관의 곡률 반경은

    싸이클론 몸체의 직경에 비해 대략 22/100∼23/100 정도의 크기로 형성됨을특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    오염물 배출관의 곡률 형성이 시작되는 부위로부터 곡률 형성이 끝나는 부위 까지의 높이는 상기 오염물 배출관의 곡률 반경에 비해 대략 1/2 정도의 높이로 형성됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.
14. 제 1 항에 있어서,

    오염물 배출관의 내부에는 배출되는 오염물의 유동을 안내하는 곡률 가이드가 일체로 형성되어 이루어짐을 특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    곡률 가이드의 곡률 반경은

    싸이클론 몸체의 직경에 비해 대략 22/100∼23/100 정도의 크기로 형성됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.
16. 제 1 항에 있어서,

    싸이클론 몸체의 둘레면 중 오염물 배출관이 연결된 개구 부위의 개구 폭은

    상기 싸이클론 몸체의 직경에 비해 대략 2/10∼5/10 정도의 폭을 가지도록 형성됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.
17. 제 1 항에 있어서,

    오염물 분리부와 흡입력 발생수단은 상호 착탈 가능하게 구성됨을 특징으로 하는 싸이클론 집진 장치.